TINJAUAN PUSTAKA. Subkelas : Hamamelidae; Ordo : Caryophyllales; Familia : Basellaceae; Genus :

Transkripsi

1 5 TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Menurut Tjitrosoepomo (1999) klasifikasi tanaman binahong adalah sebagai berikut Kingdom : Plantae ; Sub kingdom : Tracheobionta; Superdivisio : Spermatophyta; Divisio : Angiospermae; Kelas : Magnoliopsida Dicotyledoneae; Subkelas : Hamamelidae; Ordo : Caryophyllales; Familia : Basellaceae; Genus : Anredera; Species : Anredera cordifolia (Ten) Steenis. Tanaman binahong memilki akar tunggang yang berdaging lunak dan berwarna coklat kotor (Manoi, 2009). Tanaman binahong memiliki rhizoma yaitu struktur batang khusus yang sumbu utamanya terdapat di dalam tanah, bercabang-cabang, tumbuh mendatar, dan dari ujungnya dapat tumbuh tunas yang muncul di atas tanah. Rhizoma berfungsi sebagai alat perkembangbiakan dan tempat penimbunan zat-zat cadangan makanan (Tjitrosoepomo, 1999). Binahong memiliki batang yang lunak, berwarna merah dan berbentuk silindris, serta saling membelit satu sama lain. Batang berwarna merah dan memiliki permukaan yang halus Binahong dapat memilii ukuran panjang batang 3-6 meter (Kottaimuthu et al., 2011). Daun binahong merupakan daun tunggal tersusun berseling, berwarna hijau, bentuk jantung atau berbentuk hati, panjang 5-10 cm, lebar 3-7 cm,permukaan licin dan helaian daun berdaging tipis, pangkal daun berlekuk,ujung runcing(kottaimuthu et al., 2011). Bunga binahong memilki diameter sekitar 3-5 mm dan memiliki bau yang khas dan berwarna putih kehijauan sampai putih kecoklatan dan berumur 5

2 6 pendek. Mahkota bunga berwarna putih dan agak lonjong, panjang mahkota dapat mencapai 1-3 mm dan memilki stamen yang berwarna putih (Smith et al., 2007). a a c b Keterangan Gambar1 : (a) Bunga (b) tunas yang tumbuh dari rimpang dan (c) daun. Sumber : Smith et al., (2007). Mutasi Buatan Keragaman genetik yang dapat ditingkatkan melalui induksi mutasi antara lain adalah peningkatan variasi karakter kualitatif seperti morfologi tanaman, morfologi daun, bentuk bunga dan warna bunga. DNA merupakan komponen utama dari gen yang merupakan sasaran utama dari pemberian mutagen untuk menimbulkan mutasi yaitu perubahan sifat yang diatur oleh gen dan dapat diwariskan. Mutasi tersebut akhirnya akan membentuk keragaman genetik yang baru. Keragaman ini merupakan harapan pemulia tanaman untuk memperbaharui varietas-varietas yang telah ada menjadi varietas yang diinginkan (Syafni, 2013). Mutasi adalah perubahan dari struktur gen yang sifat keturunannya yang diwariskan yang dapat terjadi secara spontan maupun buatan. Mutasi buatan terjadi akibat penyinaran radioaktif atau perlakuan dengan zat zat kimia tertentu. Kultivar -kultivar unggul dapat diperoleh melalui pemuliaan tanaman diantaranya 6

3 7 mutasi dan produk transgenik. Pemuliaan dengan mutasi dapat dilakukan dengan menggunakan kolkhisin pada jaringan meristem (Suryo, 1995). Dalam bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi dapat meningkatkan keragaman genetik tanaman memungkinkan pemulia melakukan seleksi genotipe tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu terhadap organ tanaman seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar, rizoma, media kultur jaringan dan sebagainya (BATAN, 2006). Mutasi terjadi secara acak dan mutagen jarang mengubah hanya satu gen tertentu, maka perlakuan mutagenik terhadap karakter yang diwariskan secara kuantitatif dapat juga dipertimbangkannya. Semua agensia mutagenik yang telah dikenal diaplikasikan pada taraf yang menghasilkan sejumlah mutasi yang dapat terlihat, juga untuk menimbulkan keragaman pada karakter yang diwariskan secara kuantitatif (Nasir, 2002). Mutagen Kolkhisin Kolkisin dipakai luas di bidang biologi/pertanian untuk menghasilkan selsel poliploid buatan, karena pemisahan set kromosom terganggu dan sel-sel memiliki set kromosom yang berlipat. Tumbuhan poliploid seringkali memiliki ukuran yang lebih besar daripada tumbuhan normal sehingga disukai oleh petani maupun konsumen. Kolkhisin merupakan alkaloid toksik dan karsinogenik yang diperoleh dari ekstrak tumbuhan Colchicum autumnale dan beberapa anggota suku Colchicaceae lainnya (Sinaga et al., 2014). Penggunaan kolkisin pada titik tumbuh dari tanaman akan mencegah pembentukkan serabut-serabut gelendong dan pemisahan kromosom pada anafase 7

4 8 dari mitosis menyebabkan penggandaan kromosom tanpa pembentukkan dinding sel, perlakuan ini dapat menyebabkan peningkatan jumlah kromosom sebelum terjadi penggandaan. Menurut Nasir (2002), penggandaan kromosom dapat terjadi secara spontan atau buatan. Penggandaan buatan terjadi bila pada pembelahan sel kromosom juga mengganda, tetapi nukleusnya gagal mengganda sehingga membentuk inti dengan jumlah kromosom ganda. Bila penggandaan kromosom terjadi segera setelah pembuahan maka individu yang dihasilkan akan menjadi poliploid sempurna, sedangkan penggandaan pada tahap perkembangan lanjut hanya membentuk sektor poliploid saja. Bila penggandaan terjadi setelah meiosis, maka pengurangan gamet akan terbentuk dan bila dibuahi dengan gamet normal maka akan terbentuk poliploidi tidak berimbang (Mardianti, 2014). Kolkisin mempunyai pengaruh yang istimewa dalam menghentikan aktivitas benang-benang pengikat kromosom (spindle), sehingga kromosom yang sudah membelah tidak memisahkan diri pada fase anafase dari pembelahan sel hewan maupun tanaman. Senyawa ini juga ampuh dalam menyembuhkan penyakit gout. Dengan terhentinya proses pemisahan dalam metafase, maka pemberian kolkisin ini menyebabkan jumlah kromosom di dalam sel menjadi dobel. Penggunaan kolkisin untuk membentuk poliploidi telah diterapkan pada ratusan spesies tanaman dan beberapa spesies hewan (Sejati, 2008). Penggandaan kromosom merupakan salah satu upaya seleksi untuk meningkatkan mutu tumbuhan baik berupa peningkatan kandungan metabolit sekun-dernya maupun toleransinya terhadap faktor lingkungan terutama lingkungan yang ekstrim. Konsentrasi pemakaian kolkisin sebagai senyawa penginduksi poliploidi beragam tergantung pada jenis tumbuhan. Chaicharoen, 8

5 9 Satrabhandhu dan Khuatrachue (1995), menggunakan larutan kolkisin dengan konsentrasi 0,025-0,2% selama tiga-tujuh hari dalam menginduksi tanaman Morus alba tetraploid yang mana pada konsentrasi 0,10% selama tiga hari lebih banyak menghasilkan eksplan tetraploid (47,22%). Chakraborti et al. (1998), menggunakan konsentrasi kolkisin 0,05-0,20% dalam menginduksi tetraploid pada Morus alba dengan rentang waktu perendaman 24 jam. Lin et al. (2010), memakai kolkisin 0,2-0,5% selama dua-lima hari dalam menginduksi poliploidi pada tunas Eucalyptus globules (Fajrina et al., 2012). Nurfadalina (1997) menyatakan bahwa konsentrasi larutan kolkhisin 0,0005% dan 0,001% dengan perendaman 6 jam berpengaruh terhadap jumlah kromosom dan indeks stomata pada tanaman polong kapri. Menurut Permadi etal., (1991) umbi bawang yang dipotong secara melintang dan direndam selama tiga jam dalam larutan kolkhisin 0,04% merupakan cara induksi poliploid yang paling efektif pada bawang merah Sumenep ( Wiendra et al., 2011). Perubahan yang terjadi pada tanaman akibat pemberian kolkhisin sangat bervariasi.kolkhisin yang diberikan pada setiap individu tanamantidak mempengaruhi semua sel tanaman, tetapi hanyasebagian sel-sel saja. Adanya pengaruh yang berbeda padasel-sel tanaman disebabkan kolkhisin hanya efektif padasel yang sedang aktif membelah. Metode pemberian kolkhisin pada tanaman jugaberpengaruh pada besar kecilnya mutasi yang terjadi. Pada penelitian Hartati (1999) penetesan pucuk tanamandengan beberapa kali kolkhisin selama satu minggumengakibatkan perubahan atau mutasi pada tanamanyang lebih besar daripada perendaman ujung kecambahdengan larutan kolkhisin. 9

6 10 Apabila kolkisin digunakan pada konsentrasi yang tepat maka jumlah kromosom akan meningkat, sehingga tanaman bersifat poliploid. Tanaman yang bersifat poliploid menghasilkan ukuran morfologi lebih besar dibandingkan tanaman diploid. Kolkisin akan bekerja efektif pada konsentrasi 0,01-1 ppm untuk jangka waktu 6-72 jam, namun setiap jenis tanaman memiliki respon yang berbeda-beda (Suryo, 1995). Sel sel tumbuhan umumnya tahan terhadap konsentrasi larutan kolkhisin yang relative kuat. Substansi kolkhisin cepat mengadakan difusi kedalam jaringan tanaman dan kemudian disebarluaskan ke berbagai bagian tubuh tanaman melalui jaringan pengangkut. Berbagai peercobaan menunjukkan bahwa penggunaan kolkhisin yang agak kuat dan dalam waktu yang singkat memberikan hasil yang lebih baik daripada kebalikannya (Suryo, 1995). Kolkhisin akan efektif apabila diteteskan atau direndam pada saat sel membelah. Sebab kolkisin akan diserap oleh sel dan mempengaruhi pembelahan sel yang sedang berlangsung. Penetesan ini sebaiknya dilakukan pada pagi atau sore hari. Yaitu pada saat suhu udara rendah dan kelembaban tinggi. Hal ini dilakukan karena sifat kolkisin yang mudah menguap (Mardianti, 2014). Berdasarkan penelitian Jadrna (2010) menyatakan bahwa penggunaan kolkhisin pada konsentrasi 0,1-2,5% yang diaplikasikan pada apeks dari kotiledon tanaman Pelargonium x hortorum selama 5-7 hari sangat sukses dalam menghasilkan tanaman poliploid tidak terlepas dari kombinasi perlakuan yang terkecil ataupun yang terbesar dan tetraploid adalah yang paling sering diperoleh dari semua tingkatan ploidi. 10

7 11 Tiap spesies tanaman mempunyai tanggapan yang berbeda terhadap konsentrasi kolkisin yang diperlukan untuk mengubah posisi kromosom. Biasanya 0.5 sampai 1.0% pasta atau larutan kolkisin dapat menimbulkan poliploidi. Kolkisin ternyata mengganggu pembentukkan serabut gelendong dan sitokenesis berikutnya, sehingga membentuk sel dengan jumlah kromosom yang meningkat.perlakuan kolkisin biasanya mengakibatkan perbedaan tingkat ploidi dalam jaringan batang, karena itu perlu membuat pemeriksaan sitologis dari mixoploid untuk mengidentifikasi tetraploid (Crowder, 1997). Penggunaan kolkisin hanya untuk tujuan yang mempunyai arti penting, karena harganya cukup mahal. Disamping untuk tujuan pemuliaan biasanya digunakan pula pada penelitian-penelitian. Perlakuan kolkisin termasuk perlakuan mutasi karena merubah kromosom yang berakibat berubahnya sifat tanaman (Mardianti, 2014). Poliploidi Suatu organisme yang memiliki lebih dari dua set kromosom atau genom dalam sel-sel somatiknya biasa disebut poliploidi. Poliploidi adalah perubahan satu set kromosom lengkap. Tanaman pada umumnya memiliki jumlah kromosom 2x, namun karena beberapa sebab ada pula tanaman yang memiliki jumlah kromosom haploid (x) atau triploid (3x), tetraploid (4x), dan seterusnya (Sejati, 2008). Poliploidi adalah keadaan bahwa individu memiliki lebih dari dua genom. Tanaman poliploid umumnya mempunyai jumlah kromosom lebih banyak dari tanaman diploid sehingga biasanya tanaman kelihatan lebih kekar dan bagian tanaman menjadi lebih besar (akar, batang, daun, bunga, dan buah) (Suryo, 1995) 11

8 12 Poliploidisasi dapat diperoleh melalui pemberian kolkisin. Kolkisin berpengaruh menghentikan aktivitas benang-benang pengikat kromosom (spindel) sehingga kromosom yang telah membelah tidak memisahkan diri dalam anaphase baik pada pembelahan sel tumbuhan maupun hewan. Dengan terhentinya proses pemisahan dalammetaphase mengakibatkan jumlah kromosom dalam suatu sel menjadi berganda. Perlakuan kolkisin dalam waktu yang makin lama bisa menghasilkan pertambahan genom sebagai suatu deret ukur seperti 4n, 8n, 16n dan seterusnya (Azizah dan Bermawi, 2003 ). Metode pemberian kolkhisin pada tanaman jugaberpengaruh pada besar kecilnya mutasi yang terjadi.pada penilitian Hartati (1999) penetesan pucuk tanamandengan beberapa kali kolkhisin selama satu minggumengakibatkan perubahan atau mutasi pada tanamanyang lebih besar daripada perendaman ujung kecambahdengan larutan kolkhisin. Taira et al. (1991) menerangkanmetode perendaman dengan larutan kolkhisin akan efektifbila dilakukan pada tingkat ph yang tepat yaitu antara 3,5 7,5, yang dilakukan pada growth chamber dengan suhusiang 19 o C dan malam 15 o C dengan fotoperiode 18 jam (Wiendra et al., 2011). Tanaman poliploidi memiliki pola pertumbuhan, ciri morfologi, anatomi, genetis, fisiologi dan produktivitas yang berbeda dibandingkan dengan tanamandiploidnya. Namun demikian, menurutallard (1992)menyatakan tanaman poliploidi tidakselamanya menguntungkan kerena banyaktanaman poliploidi lebih lemah dari tanamandiploidnya. Perunahan sifat tanaaman akibatmenggandanya jumlah kromosom bersifatkhas untuk setiap jumlah tanaman. 12

9 13 Pengaruh poliploid dan cirri cirinya antara lain : 1. Inti dan isi sel besar. hal ini ditunjukkan oleh stomata dan butir serbuk sari 2. Daun dan bunga bertambah besar. Pertambahan ini ada batasnya hingga bila terjadi pertambahan secara terus pada jumlah kromosom tidak menyebabkan penambahan secara berlanjut. 3. Dapat terjadi perubahan senyawa kimia, termasuk peningkatan atau perubahan pada jenis atau proporsi karbohidrat, protein, vitamin atau alkaloid. 4. Laju pertumbuhannya lebih lambat dibandingkan tanaman diploid dan berbunganya juga terhambat. 5. Meiosis sering tidak teratur sehingga terjadi kromosom tidak berpasangan terbentuk bivalen, trivalent, quadrivalen, dan seterusnya. 6. Segregasi genetik berubah sehingga perbandingan segregasi menjadi tetrasonik (pada tetraploid) dan seterusnya. 7. Menurunnya fertilitas pada poliploid merupakan hal penting untuk diperhatikan pada pemuliaannya. Penurunan ini dapat terjadi pada daya hidup butir tepung sari dan jumlah biji. Derajat penurunan tergantung dari spesiesnya (Poespadarsono, 1988). Kromosom Bentuk kromosom dibedakan menjadi 4 berdasarkan letak sentromer yaitu metasentrik, submetasentrik, akrosentrik dan telosentrik. Penggolongan bentuk kromosom juga dapat dibedakan berdasarkan rasio lengan 13

10 14 kromosom (r = q / p) mengikuti cara Ciupercescu et al. (1990) dalam Parjanto et al. (2003) yang dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Bentuk kromosom berdasarkan rasio lengan Bentuk Kromosom Rasio lengan (r = q / p) Metasentrik (m) 1,0 < r 1,7 Submetasentrik (sm) 1,7 < r 3,0 Akrosentrik (t) 3,0 < r 7,0 Telosentrik (T) > 7,0 Perbedaan kromosom secara umum menggambarkan perbedaan kandungan genetik dan protein suatu individu. Variasi utama yang dapat diamati yaitu ukuran atau panjang absolut, morfologi, ukuran relatif dan jumlah kromosom. Individu-individu dalam satu spesies mempunyai jumlah kromosom sama tetapi spesies yang berbeda dalam satu genus mempunyai jumlah kromosom berbeda. Bentuk, ukuran dan jumlah kromosom setiap spesies selalu tetap, sehingga dapat digunakan untuk tujuan taksonomi, mengetahui keanekaragaman, hubungan kekerabatan dan evolusi meskipun dalam keadaan tertentu pula terjadi variasi (Crowder, 1990). Berdasarkan bentuk, jumlah dan ukuran kromosom dapat dibuat kariotipe atau kariogram dan idiogram. Kariotipe adalah susunan kromosom yang berurutan menurut panjang dan bentuknya. Kariotipe berasal dari kata karyon = inti dan typos = bentuk. Setiap spesies makhluk memiliki bentuk dan jumlah kromosom yang berbeda sehingga kariotipe juga berbeda. Kariotipeberperan dalam pengamatan sifat keturunan. Kelainan pada kariotipe berhubungan dengan anatomi, morfologi dan fisiologi (Yatim, 1986). 14

11 15 Pengamatan Kromosom dengan Metode Squash Kualitas squash sangat menentukan kualitas preparat. Squash yang baik menghasilkan preparat yang hanya terdiri dari selapis sel, terpisah pisah, tidak tumpang tindih, tidak terpecah-pecah dan tidak terdenaturasi. Squash dilakukan dalam media gliserin. Gliserin bersifat kental dan licin sehingga memudahkan proses squash serta sulit menguap sehingga mampu menjaga kesegaran bahan akar (Setyawan dan Sutikno, 2000). Menurut Stansfield (2002), bila dilakukan pengamatan di bawah mikroskop cahaya, kromosom kromosom tampak hanya sebagai butiranbutirankromosom yang halus. Kromosom menjadi terlihat berangkai karena bergulung, memendek dan menebaldan karena penambahan matriks protein padamassanya selama proses berlangsung, dan kromosomkelihatan seperti badan gelap. Kariotipe kromosom somatik diamati pada sel-sel meristem ujung akar sebanyak10 sel tiap akar. Setiap tanaman diambil sampel 3 ujung akar. Sampel ujung akar ± 1 cmdirendam dalam larutan kolkhisin 0,05% selama 2,5 jam pada suhu 20 C. Setelah itu selsel meristem ujung akar difiksasi dalam larutan campuran asam asetat : ethyl alcohol (1:3 v/v) kemudian dihidrolisa dengan HCl 1N pada suhu 60 C selama 7 menit. Selanjutnyapewarnaan (staining) kromosom sel-sel meristem dengan larutan leucobasic fuchsin. Jumlahkromosom mitosis dapat diamati dengan metode squash menggunakan larutan asam asetat45% (Sulistyaningsih, 2004). Sel-sel meristematis yang dipotong dari organ hidup akan segera membentuk fase metabolic (interfase). Fiksasi bertujuan untuk menghentikan 15

12 16 proses ini serta mematikan sel dengan jalan mendenaturasi protein dan asam nukleat. Kromosom yang terfiksasi akan mengkerut, mengeras dan mengendap sehingga tetap berada pada posisi semula seperti ketika masih hidup. Fiksasi yang terlalu lama atau terlalu asam akan menggumpalkan kromosom. Fiksasi juga menaikkan indek bias komponen-komponen sel. Asam asetat glacial 45% dipilih karena penetrasinya cepat, cukup 15 menit. Fiksasi dengan asam asetat glacial dilakukan dalam lemari es pada suhu 5 0 C. suhu rendah ini dimaksud untuk menghambat kerja enzim-enzim pengurai menghidrolisis sel, misalnya lisosom (Setyawan dan Sutikno, 2000). 16